地理信息系统的历史发展
GIS可以分为以下五个部分:
人员是GIS最重要的组成部分。开发人员必须定义要在GIS中执行的各种任务，并开发处理程序。熟练的操作员通常可以克服GIS软件功能的缺点，但反之则不然。再好的软件也弥补不了操作者对GIS的无知所带来的负面影响。
数据，准确可用的数据会影响查询和分析的结果。
硬件，硬件的性能影响着数据的处理速度，使用的便利性，以及软件可能的输出方式。
软件不仅包括GIS软件，还包括各种数据库、绘图、统计、图像处理等程序。
过程中，GIS需要一个明确定义且一致的方法来生成正确且可验证的结果。
GIS是一种信息系统，区别在于它可以操作和处理地理参考数据。地理参考数据描述了地球表面(包括大气和浅层地下空间)空间元素的位置和属性。GIS中的地理数据组件有两种:空间数据，与空间要素的几何特征有关；属性数据，提供空间元素的信息。
地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)和遥感系统(RS)统称为3S系统。
地理信息系统(GIS)是以信息系统空间为专业形式的数据管理系统。严格意义上来说，这是一个集中、存储、操作和显示地理参考信息的计算机系统。例如，根据数据在数据库中的位置来识别数据。实习生通常认为整个GIS系统包括操作员和输入系统的数据。
地理信息系统(GIS)技术可应用于科学调查、资源管理、财产管理、发展规划、绘图和路线规划。例如，地理信息系统(GIS)使应急规划人员能够轻松计算发生自然灾害时的应急响应时间，或者使用GIS找到需要保护免受污染的湿地。
地理数据和地理信息
什么是信息？1948年，美国数学家、信息论创始人克劳德·艾尔伍德·香农在他题为《交流的数学理论》的论文中指出:“信息是用来消除随机不确定性的”；1948美国著名数学家、控制论创始人诺伯特·维纳在《控制论》一书中指出:“信息就是信息，既不是物质，也不是能量。”狭义的信息论将信息定义为“两种不确定性的差异”，即人们在获得信息前后对事物认识的差异；广义信息论认为，信息是指主体(人、生物或机器)与外部客体(环境、他人、生物或机器)相互联系的一种形式，是主体与客体之间的一切有用的消息或知识。我们认为，信息通过一些媒体为人们(或系统)提供了关于现实世界的新事实。它来源于数据，不随着运营商的变化而变化。它具有客观性、实用性、传递性和共享性的特点。
信息和数据既有区别又有联系。数据是对某一目标进行定性和定量描述的原始数据，包括文字、数字、符号、语言、图像、影像等。它具有可识别性、可存储性、可扩展性、可压缩性、可转移性和可转移性的特点。信息和数据密不可分，信息来源于数据，数据是信息的载体。数据是客观对象的表示，而信息是数据中包含的意义，是数据的内容和解释。数据处理(操作、分类、编码、分类、增强等。)就是获取数据中包含的信息。数据包含原始事实，信息是数据处理的结果，是将数据加工成有意义、有用的形式。
地理信息作为一种特殊的信息，也来源于地理数据。地理数据是各种地理特征和现象之间关系的符号表示，是指数字、文字、图像等的总和。，代表地理环境中元素的数量、质量、分布特征和规律。地理数据主要包括三部分:空间位置数据、属性特征数据和时域特征数据。空间位置数据描述地理对象的位置，既包括地理要素的绝对位置(如大地经纬度坐标)，也包括地理要素之间的相对位置关系(如空间邻接、包含等。).属性数据有时称为非空间数据，是描述特定地理要素特征的定性或定量指标，如公路的等级、宽度、起点和终点等。时域特征数据是记录地理数据采集的时间或时期或地理现象。时域特征数据对于环境模拟和分析非常重要，越来越受到地理信息系统学者的重视。空间位置、属性和时间特征构成了地理空间分析的三个基本要素。
地理信息是地理数据所包含的意义，是关于地球表面具体位置的信息，是地理实体的性质、特征和运动状态的表示，是一切有用的知识。地理信息作为一种特殊的信息，不仅具有一般信息的基本特征，还具有区域性、空间层次性和动态性的特征。
当今社会，人们非常依赖计算机和计算机处理的信息。在计算机时代，信息系统部分或全部由计算机系统支持。因此，计算机硬件、软件、数据和用户是信息系统的四大要素。其中，计算机硬件包括各种计算机处理和终端设备；软件是支持收集、存储、处理、复制和回答用户问题的计算机程序系统。数据是系统分析和处理的对象，构成了系统的应用基础；用户是信息系统服务的对象。
从20世纪中期开始，人们开始开发许多计算机信息系统，这些系统使用各种技术手段来处理地理信息，包括:
○数字化技术:输入地理数据并将数据转换成数字形式的技术；
○存储技术:将此类信息以压缩格式存储在磁盘、光盘和其他数字存储介质上的技术；
○空间分析技术:地理数据空间分析的方法，地理数据的检索和查询，地理数据的长度、面积和体积的测量，最佳位置的选择或最佳路径的分析等诸多相关任务；
○环境预测与模拟技术:预测和模拟不同情况下环境变化的方法；
○可视化技术:以数字、图像、表格的形式显示和表达地理信息的技术。
这类系统的通称是地理信息系统(GIS)，是一种用于收集、存储、处理、分析、检索和显示空间数据的计算机系统。与地图相比，GIS具有将数据存储与数据表达分离的先天优势，因此可以基于相同的基础数据生产各种产品。
因为部门不同，应用目的不同，对GIS的定义也不同。目前，关于GIS的定义一般有四种观点:数据处理的定义、工具箱的定义、专题应用的定义和数据库的定义。Goodchild将GIS定义为“收集、存储、管理、分析和显示地理现象信息的综合技术系统”。Burrough认为“GIS属于从现实世界中收集、存储、提取、转换和显示空间数据的一套强有力的工具”，俄罗斯学者也将GIS定义为“解决各种复杂的地理相关问题并具有内在联系的工具的集合”。面向数据库是在工具箱定义的基础上定义的，强调分析工具与数据库的联系，认为GIS是空间分析方法与数据管理系统的结合。面向项目应用的定义是基于面向过程的定义，强调GIS处理的数据类型，如土地利用GIS、交通GIS等。我们认为地理信息系统是在计算机硬件和软件系统的支持下，采集、存储、管理、计算、分析、显示和描述整个或部分地球表面空间(包括大气)的相关地理分布数据的技术系统。像其他计算系统一样，它包括计算机硬件、软件、数据和用户。只是GIS中的所有数据都有地理参考，也就是说，数据是通过一个坐标系与地球表面的某个特定位置相关联的。
简称地理信息系统，大部分人认为是地理信息系统，也有人认为是地理信息系统等等。人们对GIS的认识不断深化，内涵不断拓展。在“GIS”中，“s”的含义包含四层含义:
一个是系统，从技术角度讨论GIS，即对区域、资源、环境进行规划、管理和分析。指的是处理地理数据的计算机技术系统，但强调的是其对地理数据的管理和分析能力。从技术的角度来看，地理信息系统是指帮助建立一个地理信息系统工具，如在现有的地理信息系统上增加新的功能或开发新的地理信息系统或利用现有的地理信息系统工具解决某些问题，如
(1)定义一个问题；
(2)获得软件或硬件；
(3)收集和获取数据；
(4)建立数据库；
(5)实施分析；
(6)解释并展示结果。
这里的地理信息技术是指收集和处理地理信息的技术，包括全球定位系统(GPS)、遥感和GIS。从这个意义上说，GIS包括两大任务:一是空间数据处理；二是GIS应用开发。
第二，科学，广义的地理信息系统，常被称为地理信息科学。它是一个有理论有技术的科学体系，就是研究GIS和其他地理信息技术(GIScience)背后的理论和概念。
第三，它代表服务。随着遥感、互联网技术和计算机技术等信息技术的应用和普及，GIS逐渐从单纯的技术和研究型转向地理信息服务。比如导航的需要催生了导航GIS，著名的搜索引擎Google也加入了Google Earth功能，GIS已经成为人们日常生活的一部分。同时讨论GIS技术、GIS科学或GIS服务时，为避免混淆，一般用GIS表示技术，用GIS science或GISci表示地理信息科学，用GIS service或GISer表示地理信息服务。
第四，研究，即GIS =地理信息研究，研究地理信息技术引起的社会语境，如法律语境、私人或机密话题、地理信息的经济问题等。
因此，地理信息系统(GIS)是专门用于采集、存储、管理、分析和表达空间数据的信息系统。它不仅是表达、模拟现实空间世界和处理、分析空间数据的“工具”，而且是人们解决空间问题的“资源”，是空间信息处理和分析的“科学技术”。60年代初，随着核武器研究的推进，计算机硬件的发展带动了通用计算机“绘图”的应用。
1967，世界上第一个真正应用的地理信息系统是由加拿大安大略省渥太华的联邦林业和农村发展部开发的。罗杰·汤姆林森博士开发的系统被称为加拿大地理信息系统(CGIS)，用于存储、分析和利用加拿大土地统计局(CLI)使用的1:50000的比例尺，利用有关土壤、农业、休闲、野生动物、水禽、林业和土地利用的地理信息来确定加拿大农村的土地容量。)收集数据，并添加等级分类因子进行分析。
CGIS是“计算机绘图”应用程序的改进版本，提供覆盖、数据数字化/扫描功能。它支持跨洲国家坐标系，将线编码为具有真实嵌入拓扑结构的“弧”，并将属性和位置信息存储在单独的文件中。由于这一结果，Tomlinson被称为“地理信息系统之父”，尤其是因为他在促进收敛地理数据的空间分析中应用了coverage。
CGIS直到20世纪70年代才完成，但它花了太长的时间，所以它无法与销售各种商业地图应用程序的供应商竞争，如早期发展阶段的Intergraph。CGIS一直使用到20世纪90年代，加拿大建立了庞大的数字土地资源数据库。它是作为基于主机的系统开发的，以支持联邦和省级资源规划和管理。它的能力是分析大陆内部复杂的数据。CGIS还没有被用于商业。随着微型计算机硬件的发展，ESRI和卡里斯等供应商成功地合并了大多数CGIS特征，并将第一代分离空间和属性信息的方法与第二代将属性数据组织到数据库结构中的方法结合起来。20世纪80年代和90年代的工业发展刺激了使用GIS的UNIX工作站和个人电脑的快速增长。到20世纪末，由于它在各种系统中的快速增长，它已经在少数相关平台中得到巩固和标准化。并且用户开始提出在互联网上查看GIS数据的概念，这就要求数据格式和传输的标准化。